JP4999702B2 - Polyester clay nanocomposites for barrier applications - Google Patents
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Description
本発明は、容器またはフィルムが形成されるポリマーに、有効量の剥離したセピオライト型の粘土を組み込むことにより、ポリエステル容器およびフィルムを通るガスの透過性を減少する方法である。 The present invention is a method of reducing gas permeability through polyester containers and films by incorporating an effective amount of exfoliated sepiolite-type clay into the polymer from which the container or film is formed.
ナノ複合材は、ナノメートルサイズの粒子、すなわち、約1〜数百ナノメートルの寸法の粒子で強化されたポリマーである。 A nanocomposite is a polymer reinforced with nanometer-sized particles, ie, particles with dimensions of about 1 to several hundred nanometers.
ポリマー層状シリケートナノ複合材は、層状粘土無機質充填材をポリマーマトリックス中に組み込む。層状シリケートは、タクトイドとして知られている規則的な包状体へ積み重ねられた数百の薄い小板でできている。これらの各小板には、大きなアスペクト比(直径/厚さ約100〜1000)という特徴がある。従って、粘土が均一に分散され、ポリマーマトリックス全体に個々の小板として剥離されると、強度、曲げおよびヤング率が大幅に増加し、ポリマーと充填材との間の広い表面積接触のために、加熱撓み温度が非常に低い充填材充填(<10重量%)で観察される。さらに、バリア特性が大幅に改善される。その理由は、小板の広い表面積が、拡散種がポリマー材料を透過する際に従わなければならない経路のねじれを大幅に増大するためである。 Polymer layered silicate nanocomposites incorporate layered clay mineral fillers into the polymer matrix. Layered silicates are made up of hundreds of thin platelets that are stacked into regular envelopes known as tactoids. Each of these platelets is characterized by a large aspect ratio (diameter / thickness of about 100 to 1000). Thus, when the clay is uniformly dispersed and peeled as individual platelets throughout the polymer matrix, the strength, bending and Young's modulus are greatly increased, and due to the large surface area contact between the polymer and filler, Heat deflection temperature is observed with a very low filler loading (<10 wt%). Furthermore, the barrier properties are greatly improved. The reason is that the large surface area of the platelets greatly increases the path twist that must be followed when the diffusing species permeate the polymer material.
粘土鉱物およびその工業用途は、(非特許文献1)においてH.M.マレー(Murray)により検討されている。カオリンとスメクタイトの2種類の粘土鉱物がナノ複合材に一般的に用いられている。カオリンの分子は、1つはシリカ、1つはアルミナの2つのシートまたは板に配置される。最も広く用いられているスメクタイトは、ナトリウムモンモリロナイトとカルシウムモンモリロナイトである。スメクタイトは、2つのシリカシートと1つのアルミナシートに配置される。モンモリロナイト粘土鉱物の分子は、カオリン基よりも結合が弱く、さらに離れている。 Clay minerals and their industrial uses are described in H. M.M. Considered by Murray. Two types of clay minerals, kaolin and smectite, are commonly used in nanocomposites. Kaolin molecules are arranged in two sheets or plates, one of silica and one of alumina. The most widely used smectites are sodium montmorillonite and calcium montmorillonite. Smectite is disposed on two silica sheets and one alumina sheet. The molecules of the montmorillonite clay mineral are weaker than the kaolin group and further apart.
1993年のウスキ(Usuki)らによるナイロンベース材料の初期の開発以来、ナノ複合材には関心が高まっている(非特許文献2)。しかしながら、熱可塑性ポリエステルマトリックス中にナノ複合材を生成しようという試みは僅かしか成功していない。例えば、パッケージング用途においてバリア特性を向上するために、ポリエステル中に粘土を分散し剥離することが望ましい。ポリエステルへの取り組みの大半は、優れたバリア特性を備えたポリエステルの開発に集中していた。これらの取り組みは、有機尾部を含む第四級アンモニウムカチオンと共にスメクタイトを用いることに集中していた。このアプローチには、コンパウンディング方法論は修正可能であるものの、剥離剤がコンパウンディング温度で安定でないという弱点がある。さらに、このルートの結果、一般的に、ポリマーマトリクッス中にタクトイドまたはタクトイド凝集体が形成されるだけである。 Since the early development of nylon-based materials by Usuki et al. In 1993, there has been increasing interest in nanocomposites (2). However, few attempts have been made to produce nanocomposites in thermoplastic polyester matrices. For example, it is desirable to disperse and peel clay in polyester to improve barrier properties in packaging applications. Most of the polyester efforts focused on developing polyesters with excellent barrier properties. These efforts have focused on the use of smectite with quaternary ammonium cations including an organic tail. This approach has the disadvantage that although the compounding methodology can be modified, the release agent is not stable at the compounding temperature. In addition, this route generally results only in the formation of tactoids or tactoid aggregates in the polymer matrix.
ナノコンポジッドを作製する他のルートは、重合による剥離である。このアプローチには、一般的に、1種もしくはそれ以上のモノマーにナノ繊維、通常は、モンモリロナイトのようなスメクタイトを分散し、続いて、分散液周囲にポリマーを形成することが含まれる。このプロセスにより粘土を上手く剥離するポイントの1つに、適切な挿入剤を選択することが含まれる。挿入剤とモノマーとの間の相互作用は、モノマーを粘土の通路へと進めることができるほど十分に強くなければならない。従って、このプロセスは、挿入剤を用いることを必要とし、よって、上述した同じ熱安定性の問題が生じる。 Another route for making nanocomposites is exfoliation by polymerization. This approach generally involves dispersing nanofibers, usually smectites such as montmorillonite, in one or more monomers, followed by forming a polymer around the dispersion. One of the points at which this process successfully exfoliates the clay involves selecting an appropriate intercalating agent. The interaction between the intercalator and the monomer must be strong enough to allow the monomer to advance into the clay path. This process therefore requires the use of an intercalating agent, thus causing the same thermal stability problem described above.
現在の文献には、粘土ナノ複合材の調製にインサイチュでの重合アプローチを用いることに反する教示がなされている。例えば、マタヤバス(Matayabas)らは、有機変性粘土で調製したポリマーは、重合後、粘土の底面間隔の増加を示さず、新たな底面間隔が重合中に生じないということを見出した。エステル交換後、個々の小板は識別されなかった。個々の小板の形成は、重合プロセスの縮重合工程中に生じた(非特許文献3)。 The current literature teaches against the use of an in situ polymerization approach for the preparation of clay nanocomposites. For example, Matayabas et al. Found that polymers prepared with organically modified clays did not show an increase in clay bottom spacing after polymerization, and no new bottom spacing occurred during polymerization. After transesterification, individual platelets were not identified. The formation of individual platelets occurred during the condensation polymerization step of the polymerization process (Non-Patent Document 3).
ポリエステルベースナノ複合材の調製に用いる第3のルートは、粘土のポリマーマトリックス中への剥離を促すために、ポリ(ビニルピロリドン)などの他のポリマーを用いることである。ナノコー(Nanocor)(登録商標)社(ナノコー(Nanocor)(登録商標)社は、イリノイ州、アーリントンハイツ(Arlington,Illinois)のアムコールインターナショナルコーポレーション(AMCOL International Corporation)の完全子会社である)およびイーストマンケミカルカンパニー(Eastman Chemical Company(テネシー州、キングスポート(Kingsport,Tennessee))は両者とも、優れたバリア特性と機械的特性を備えた材料を必要とする用途に用いるポリエステルベースナノ複合材の調製にこのアプローチを利用している(例えば、(特許文献1)、ナノコー(Nanocor)(登録商標)および(特許文献2)、イーストマンケミカル(Eastman Chemical)を参照のこと)。しかしながら、このアプローチは、粘土とポリマーが相互作用して、粘土の底面間隔を増加できる溶剤ベースのプロセスを通常用いる。溶剤は、真空下で後に除去すると、挿入したスメクティック粘土系が得られる。材料は、所望のポリマーマトリックス(一般的にPET)と溶融コンパウンディングされ、押し出され、ペレット化される。このアプローチには、大量の溶剤を用いることを必要とする弱点がある。例えば、ポリマーおよび粘土は、僅かの重量パーセントの挿入溶液に相当する。例えば、トレクスラー(Trexler)Jr.、J.W.パイナー(Piner)、R.L.ターナー(Turner)S.R.およびバービー(Barbee)R.B.(特許文献3)を参照のこと。さらに、ポリマー(例えば、ポリ(ビニルピロリドン))のポリエステルと粘土充填材との間の界面での導入は、ポリエステルマトリックスとナノ粘土充填材粒子との相互作用を変える。 A third route used in preparing polyester-based nanocomposites is to use other polymers such as poly (vinyl pyrrolidone) to facilitate exfoliation of the clay into the polymer matrix. Nanocor (R) (Nanocor (R) is a wholly owned subsidiary of AMCOL International Corporation, Arlington, Illinois) and Eastman The Chemical Company (Eastman Chemical Company, Kingsport, Tennessee) has both used this to prepare polyester-based nanocomposites for applications that require materials with superior barrier and mechanical properties. Approaches are utilized (e.g., U.S. Pat. No. 6,057,049, Nanocor (R) and (U.S. Pat. However, this approach typically uses a solvent-based process in which the clay and polymer interact to increase the basal spacing of the clay under a vacuum. If removed later, an inserted smectic clay system is obtained, the material is melt compounded with the desired polymer matrix (generally PET), extruded and pelletized. For example, polymers and clays represent a small weight percent of the intercalating solution, for example, Trexler Jr., JW Piner, RL Turner. (Turner) S.R. and Barbie B. (Patent Document 3) In addition, introduction of a polymer (e.g., poly (vinyl pyrrolidone)) at the interface between the polyester and the clay filler can be accomplished using a polyester matrix and nanoclay filler particles. Change the interaction.
上述した理由のために、特に、水、炭酸清涼飲料水およびビールをパッケージングするための射出延伸ブロー成形ボトルを製造するのに用いるポリ(エチレンテレフタレート)(PET)熱可塑性ポリエステルポリマーなど、食品および飲料を含有するのに用いるような、成形ポリエステル物品のガスバリア性能を改善するために、ポリマーマトリックス中に充填材材料を分散し、剥離する改善されたプロセスが必要とされている。 For the reasons mentioned above, foods such as poly (ethylene terephthalate) (PET) thermoplastic polyester polymers used to produce injection stretch blow molded bottles for packaging water, carbonated soft drinks and beer, among others, and In order to improve the gas barrier performance of molded polyester articles, such as those used to contain beverages, there is a need for an improved process of dispersing and exfoliating filler material in a polymer matrix.
容器、シートおよびフィルムから選択される成形ポリエステル物品のガス透過性を減じる方法を提供することが本発明の目的である。本方法は、
a.セピオライト型の粘土を、
(i)少なくとも1種の二酸またはジエステルおよび少なくとも1種のジオール、
(ii)少なくとも1種の重合可能なポリエステルモノマー、
(iii)少なくとも1種の直鎖状ポリエステルオリゴマー、および
(iv)少なくとも1種の大環状ポリエステルオリゴマー
の群から選択される少なくとも1種のポリエステル前駆体と混合することによりポリエステルナノ複合材を調製した後、溶剤を存在させて、または存在させずに、少なくとも1種のポリエステル前駆体を重合し、
b.このようにして生成されたポリエステルナノ複合材を含んでなる成形ポリマー物品を形成すること
を含んでなる。
It is an object of the present invention to provide a method for reducing the gas permeability of molded polyester articles selected from containers, sheets and films. This method
a. Sepiolite-type clay
(I) at least one diacid or diester and at least one diol,
(Ii) at least one polymerizable polyester monomer;
A polyester nanocomposite was prepared by mixing with (iii) at least one linear polyester oligomer, and (iv) at least one polyester precursor selected from the group of at least one macrocyclic polyester oligomer. After, polymerizing at least one polyester precursor, with or without solvent,
b. Forming a molded polymer article comprising the polyester nanocomposite thus produced.
ナノ複合材は、有効量の剥離したセピオライト型の粘土を含有する。本明細書で用いる「有効量」とは、剥離したセピオライト型の粘土が、当該の透過する物質(例えば、酸素)に対する物品の透過性を検出可能に減じるのに十分に存在することを意味する。これは、ポリエステルナノ複合材の0.1重量%〜20重量%である。 The nanocomposite contains an effective amount of exfoliated sepiolite-type clay. As used herein, “effective amount” means that the exfoliated sepiolite-type clay is present sufficiently to detectably reduce the permeability of the article to the permeating material (eg, oxygen). . This is 0.1% to 20% by weight of the polyester nanocomposite.
剥離したセピオライト型の粘土を含有するポリエステル物品、特に、押出しされたフィルムまたは射出延伸ブロー成形ポリエステル(例えば、PET)ボトルは、剥離していないセピオライト型の粘土を含有していた対応するポリエステル物品に比べて、ASTM D3985に準拠して測定される場合、酸素および二酸化炭素透過性の値、およびASTM D6701に準拠して測定される場合、水蒸気透過性の値が減じる。 Polyester articles containing exfoliated sepiolite-type clay, particularly extruded films or injection stretch blow molded polyester (eg, PET) bottles, to corresponding polyester articles containing non-exfoliated sepiolite-type clay In comparison, when measured according to ASTM D3985, the oxygen and carbon dioxide permeability values and when measured according to ASTM D6701, the water vapor permeability values are reduced.
本開示内容において、数多くの用語が用いられている。 A number of terms are used in the present disclosure.
本明細書で用いる「ナノ複合材」または「ポリマーナノ複合材」という用語は、0.1〜100nm範囲の少なくとも1つの寸法を有するポリマー材料全体に分散された粒子(「ナノ粒子」)を含有するポリマー材料のことを意味する。ナノ粒子が分散されたポリマー材料は「ポリマーマトリックス」と呼ばれることが多い。「ポリエステル複合材」という用語は、ポリマー材料が少なくとも1種のポリエステルを含むナノ複合材のことを指す。 As used herein, the term “nanocomposite” or “polymeric nanocomposite” includes particles (“nanoparticles”) dispersed throughout a polymeric material having at least one dimension in the range of 0.1-100 nm. Means a polymer material. The polymer material in which the nanoparticles are dispersed is often referred to as a “polymer matrix”. The term “polyester composite” refers to a nanocomposite in which the polymeric material comprises at least one polyester.
本明細書で用いる「セピオライト型の粘土」とはセピオライトとアタパルジャイト(パリゴルスカイト)粘土の両方を指す。 As used herein, “sepiolite-type clay” refers to both sepiolite and attapulgite (palygorskite) clay.
「剥離」という用語は、文字通り、薄片、薄層または破片を落としたりすること、あるいは葉を開くことにより、または開くかのように広げたり伸張することを指す。スメクティック粘土の場合には、「剥離」は、スメクティック粘土からの小板の分離およびポリマーマトリックス全体におけるこれら小板の分散を指す。本明細書で用いられる際、性質が繊維状のセピオライト型の粘土について、「剥離」または「剥離された」とは、繊維束または凝集体がナノメートル直径の繊維へ分離し、その後ポリマーマトリックス全体に分散されることを意味する。 The term “peel” literally refers to dropping flakes, flakes or debris, or spreading or stretching by opening or as if opening leaves. In the case of smectic clays, “peeling” refers to the separation of the platelets from the smectic clay and the dispersion of these platelets throughout the polymer matrix. As used herein, for a sepiolite-type clay that is fibrous in nature, “exfoliated” or “exfoliated” refers to the separation of fiber bundles or aggregates into nanometer diameter fibers, followed by the entire polymer matrix Means to be distributed.
本明細書で用いる「有効量」とは、バリア向上添加剤が、当該の透過する物質(例えば、酸素)に対する物品の透過性を検出可能に減じるのに十分に存在することを意味する。これは、ポリエステルナノ複合材の0.1重量%〜20重量%である。 As used herein, “effective amount” means that the barrier enhancing additive is present sufficiently to detectably reduce the permeability of the article to the permeating material (eg, oxygen). This is 0.1% to 20% by weight of the polyester nanocomposite.
本明細書で用いる「アルキレン基」は、−CnH2n−(式中、n≧1)を意味する。 As used herein, an “alkylene group” means —C n H 2n — (where n ≧ 1).
本明細書で用いる「シクロアルキレン基」は、環状アルキレン基、−CnH2n−x−(式中、xは環化により置換されたHの数を表す)を意味する。 As used herein, “cycloalkylene group” means a cyclic alkylene group, —C n H 2n-x — (wherein x represents the number of H substituted by cyclization).
本明細書で用いる「モノ−またはポリオキシアルキレン基」は、[−−(CH2)y−−O−−]n−−(CH2)y−−(式中、yは1より大きい整数、nは0より大きい整数である)を意味する。 As used herein, a “mono- or polyoxyalkylene group” refers to [—— (CH 2 ) y —O——] n — (CH 2 ) y —— where y is an integer greater than 1. , N is an integer greater than 0).
本明細書で用いる「脂環式基」は、その中に環状構造を含有する非芳香族炭化水素基を意味する。 As used herein, “alicyclic group” means a non-aromatic hydrocarbon group containing a cyclic structure therein.
本明細書で用いる「二価の芳香族基」は、大環状分子の他の部分への結合を有する芳香族基を意味する。例えば、二価の芳香族基は、メタ−またはパラ−結合単環芳香族基を含んでいてもよい。 As used herein, “divalent aromatic group” means an aromatic group having bonds to other parts of the macrocyclic molecule. For example, a divalent aromatic group may include a meta- or para-linked monocyclic aromatic group.
本明細書で用いる「ポリエステル」は、繰り返し単位を結合する基の50パーセント以上がエステル基である縮合ポリマーのことを意味する。このように、ポリエステルは、連結基の半分以上がエステル基である限りは、ポリエステル、ポリ(エステル−アミド)およびポリ(エステル−イミド)を含んでいてもよい。好ましくは連結基の少なくとも70%がエステル、より好ましくは連結基の少なくとも90%がエステル、特に好ましくは連結基の実質的に全てがエステルである。エステル連結基の比率は、ポリエステルを作製するのに用いるモノマーのモル比による1次近似で推定することができる。 As used herein, “polyester” means a condensation polymer in which 50 percent or more of the groups connecting the repeating units are ester groups. Thus, the polyester may contain polyester, poly (ester-amide) and poly (ester-imide) as long as more than half of the linking groups are ester groups. Preferably at least 70% of the linking groups are esters, more preferably at least 90% of the linking groups are esters, particularly preferably substantially all of the linking groups are esters. The ratio of the ester linking group can be estimated by a first order approximation based on the molar ratio of the monomers used to prepare the polyester.
本明細書で用いる「PET」は、ジオール繰り返し単位の少なくとも80、より好ましくは少なくとも90モルパーセントがエチレングリコールからであり、ジカルボン酸繰り返し単位の好ましくは少なくとも80、より好ましくは少なくとも90モルパーセントがテレフタル酸からであるポリエステルを意味する。 As used herein, “PET” means that at least 80, more preferably at least 90 mole percent of the diol repeat units are from ethylene glycol, and preferably at least 80, more preferably at least 90 mole percent of the dicarboxylic acid repeat units are terephthalic. It means a polyester that is from an acid.
本明細書において用いる「ポリエステル前駆体」は、二酸(またはジエステル)/ジオール混合物などのポリエステル、重合可能なポリエステルモノマーおよびポリエステルオリゴマーへと重合できる材料を意味する。 As used herein, “polyester precursor” means a material that can be polymerized into polyesters, polymerizable polyester monomers and polyester oligomers, such as diacid (or diester) / diol mixtures.
本明細書において用いる「重合可能なポリエステルモノマー」は、それ自身または他のモノマー(同様に存在する)と重合するモノマー化合物を意味する。かかる化合物としては、ヒドロキシ安息香酸およびヒドロキシナフトエ酸およびビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレートなどのヒドロキシ酸が例示される。 As used herein, “polymerizable polyester monomer” means a monomeric compound that polymerizes with itself or other monomers (also present). Examples of such compounds include hydroxybenzoic acid and hydroxyacids such as hydroxynaphthoic acid and bis (2-hydroxyethyl) terephthalate.
本明細書で用いる「オリゴマー」は、2つもしくはそれ以上の同じまたは異なる式の識別可能な構造繰り返し単位を含有する分子を意味する。 As used herein, “oligomer” means a molecule that contains two or more identifiable structural repeat units of the same or different formula.
本明細書で用いる「線状ポリエステルオリゴマー」は、それ自身により、またはモノマーの存在下で高分子量ポリエステルへ重合できる大環状ポリエステルオリゴマー(以下参照)は除いたオリゴマー材料を意味する。線状ポリエステルオリゴマーとしては、例えば、線状ポリエステルのオリゴマーおよび重合可能なポリエステルモノマーのオリゴマーが挙げられる。例えば、メチルエステルまたはカルボキシル基を除去するために実施されるとき、ジメチルテレフタレートまたはテレフタル酸とエチレングリコールの反応によって、通常、ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレートのオリゴマー、モノ(2−ヒドロキシエチル)テレフタレートのオリゴマー(カルボキシル基を含有する)およびさらに伸張可能なポリエステルオリゴマーなど様々なオリゴマーと、ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレートとの混合物が得られる。本発明の実施において、好ましくは、かかるオリゴマーの平均重合度(モノマー単位の平均数)は約20もしくはそれ以下、より好ましくは約10もしくはそれ以下である。 As used herein, “linear polyester oligomer” means an oligomeric material excluding macrocyclic polyester oligomers (see below) that can be polymerized to high molecular weight polyesters by themselves or in the presence of monomers. Examples of the linear polyester oligomer include linear polyester oligomers and polymerizable polyester monomer oligomers. For example, when carried out to remove methyl ester or carboxyl groups, the reaction of dimethyl terephthalate or terephthalic acid with ethylene glycol usually results in oligomers of bis (2-hydroxyethyl) terephthalate, mono (2-hydroxyethyl) terephthalate A mixture of various oligomers, such as oligomers (containing carboxyl groups) and further extendable polyester oligomers, with bis (2-hydroxyethyl) terephthalate. In the practice of the present invention, preferably the average degree of polymerization (average number of monomer units) of such oligomers is about 20 or less, more preferably about 10 or less.
本明細書で用いる「大環状」分子は、環を形成するために共有結合した8個もしくはそれ以上の原子を含有するその分子構造内に少なくとも1つの環を有する環状分子を意味する。 As used herein, a “macrocycle” molecule refers to a cyclic molecule having at least one ring in its molecular structure containing 8 or more atoms covalently bonded to form a ring.
本明細書で用いる「大環状ポリエステルオリゴマー」は、同じまたは異なる式の2つもしくはそれ以上の識別可能な構造繰り返し単位を含有する大環状オリゴマーを意味する。大環状ポリエステルオリゴマーは、一般的に、異なる環サイズを有する1つの特定の式の複数の分子を指す。しかしながら、大環状ポリエステルオリゴマーはまた、異なる数の同一または異なる構造繰り返し単位を有する異なる式の複数の分子を含んでいてもよい。大環状ポリエステルオリゴマーは、コ−オリゴエステルまたはマルチ−オリゴエステル、すなわち、1つの環状分子内に1つのエステル官能基を有する2つもしくはそれ以上の異なる構造繰り返し単位を有するポリエステルオリゴマーであってもよい。 As used herein, “macrocyclic polyester oligomer” means a macrocyclic oligomer containing two or more distinguishable structural repeat units of the same or different formula. Macrocyclic polyester oligomers generally refer to multiple molecules of one particular formula having different ring sizes. However, macrocyclic polyester oligomers may also contain multiple molecules of different formulas having different numbers of identical or different structural repeat units. The macrocyclic polyester oligomer may be a co-oligoester or multi-oligoester, i.e. a polyester oligomer having two or more different structural repeat units having one ester functional group in one cyclic molecule. .
数値範囲がここに挙げられている場合には、特に断りのない限り、範囲は端点および範囲内の整数および端数も含まれるものとする。本発明の範囲は、範囲を画定するときに挙げた特定の値に限定されるものとは考えられない。 Where numerical ranges are listed herein, unless otherwise stated, ranges are intended to include endpoints and integers and fractions within the range. The scope of the invention is not considered to be limited to the specific values recited when defining a range.
容器、シートおよびフィルムから一般には選択される成形ポリエステル物品のガス透過性を減じる方法を提供することが本発明の目的である。本方法は、
a.セピオライト型の粘土を、
(i)少なくとも1種の二酸またはジエステルおよび少なくとも1種のジオール、
(ii)少なくとも1種の重合可能なポリエステルモノマー、
(iii)少なくとも1種の直鎖状ポリエステルオリゴマー、および
(iv)少なくとも1種の大環状ポリエステルオリゴマー
の群から選択される少なくとも1種のポリエステル前駆体と混合することによりポリエステルナノ複合材を調製した後、溶剤を存在させて、または存在させずに、少なくとも1種のポリエステル前駆体を重合し、
b.このようにして生成されたポリエステルナノ複合材を含んでなる成形ポリマー物品を形成すること
を含んでなる。
It is an object of the present invention to provide a method for reducing the gas permeability of molded polyester articles generally selected from containers, sheets and films. This method
a. Sepiolite-type clay
(I) at least one diacid or diester and at least one diol,
(Ii) at least one polymerizable polyester monomer;
A polyester nanocomposite was prepared by mixing with (iii) at least one linear polyester oligomer, and (iv) at least one polyester precursor selected from the group of at least one macrocyclic polyester oligomer. After, polymerizing at least one polyester precursor, with or without solvent,
b. Forming a molded polymer article comprising the polyester nanocomposite thus produced.
ポリエステルナノ複合材の調製
ナノ複合材は、有効量の剥離したセピオライト、剥離したアタパルジャイトまたは剥離したセピオライトと剥離したアタパルジャイトの混合物を含有する。本明細書で用いる「有効量」とは、バリア向上添加剤が、当該の透過する物質(例えば、酸素)に対する物品の透過性を検出可能に減じるのに十分に存在することを意味する。これは、ポリエステルナノ複合材の0.1重量%〜20重量%である。
Preparation of Polyester Nanocomposite The nanocomposite contains an effective amount of exfoliated sepiolite, exfoliated attapulgite or a mixture of exfoliated sepiolite and exfoliated attapulgite. As used herein, “effective amount” means that the barrier enhancing additive is present sufficiently to detectably reduce the permeability of the article to the permeating material (eg, oxygen). This is 0.1% to 20% by weight of the polyester nanocomposite.
セピオライトおよびアタパルジャイト
粘土鉱物およびその工業用途は、アプライドクレイサイエンス(Applied Clay Science)17(2000年)207−221にH.H.マレー(Murray)により検討されている。カオリンとスメクタイトの2種類の粘土鉱物がナノ複合材に一般的に用いられている。カオリンの分子は、1つはシリカ、1つはアルミナの2つのシートまたは板に配置される。最も広く用いられているスメクタイトは、ナトリウムモンモリロナイトとカルシウムモンモリロナイトである。スメクタイトは、2つのシリカシートと1つのアルミナシートに配置される。モンモリロナイト粘土鉱物の分子は、カオリン基よりも結合が弱く、さらに離れている。
Sepiolite and attapulgite Clay minerals and their industrial uses are described in Applied Clay Science 17 (2000) 207-221 in H.C. H. Considered by Murray. Two types of clay minerals, kaolin and smectite, are commonly used in nanocomposites. Kaolin molecules are arranged in two sheets or plates, one of silica and one of alumina. The most widely used smectites are sodium montmorillonite and calcium montmorillonite. Smectite is disposed on two silica sheets and one alumina sheet. The molecules of the montmorillonite clay mineral are weaker than the kaolin group and further apart.
セピオライト[Mg4Si6O15(OH)2・6(H2O)]は、その繊維状構造のために高アスペクト比を示す水和ケイ酸マグネシウム充填材である。ケイ酸塩の中でも唯一、セピオライトは、シリカ鎖が繊維の軸に平行に伸びる長いラス状結晶子から構成されている。材料はαとβ形態の2つの形態からなることが分かっている。α形態は繊維の長い束であることが分かっており、β形態はアモルファス凝集体として存在している。 Sepiolite [Mg 4 Si 6 O 15 ( OH) 2 · 6 (H 2 O)] is a hydrated magnesium silicate filler that exhibits a high aspect ratio due to its fibrous structure. Of the silicates, sepiolite is composed of long lath crystallites whose silica chains extend parallel to the fiber axis. It has been found that the material consists of two forms, the α and β forms. The α form is known to be a long bundle of fibers, and the β form exists as amorphous aggregates.
アタパルジャイト(パリゴルスカイトとしても知られている)は、アタパルジャイトがやや小さい単位細胞を有する以外は、セピオライトと構造的および化学的にほとんど同一である。本明細書で用いる「セピオライト型の粘土」という用語には、セピオライト自身はもとよりアタパルジャイトも含まれる。 Attapulgite (also known as palygorskite) is structurally and chemically almost identical to sepiolite, except that attapulgite has slightly smaller unit cells. As used herein, the term “sepiolite type clay” includes attapulgite as well as sepiolite itself.
各層がマグネシウムイオンを含有する八面体単位の中央シートにボンドされた四面体シリカ単位の2つのシートでできているセピオライト型の粘土は層状繊維状材料である(例えば、L.ボコブザ(Bokobza)ら、ポリマーインターナショナル(Polymer International)53、1060−1065(2004年)の図1および2を参照のこと)。繊維は粘着しあって、繊維束を形成し、これがひいては凝集体を形成することができる。これらの凝集体は、微粉化または化学変性などの工業的プロセスにより粉々にすることができる(例えば、欧州特許第170,299号明細書、トルサ(Tolsa)S.Aを参照のこと)。 Sepiolite-type clay made of two sheets of tetrahedral silica units bonded to a central sheet of octahedral units each containing magnesium ions is a layered fibrous material (eg, L. Bokobza et al. (See, Polymer International 53, 1060-1065 (2004), FIGS. 1 and 2). The fibers stick together to form a fiber bundle, which in turn can form an aggregate. These agglomerates can be broken up by industrial processes such as micronization or chemical modification (see, for example, EP 170,299, Tolsa SA).
本発明に用いるセピオライト型の粘土の量は、最終複合材組成物を基準として約0.1〜約20重量%である。選択した特定の量は、業界において周知のとおり、ナノ複合材の目的の用途に応じて異なる。 The amount of sepiolite-type clay used in the present invention is about 0.1 to about 20% by weight based on the final composite composition. The particular amount selected depends on the intended use of the nanocomposite, as is well known in the industry.
セピオライト型の粘土は、高純度(「レオロジー等級」)の未コート形態(例えば、スペイン、マドリッドのトルサグループ(Tolsa Group, Madrid, Spain)製パンジェル(PANGEL)(登録商標)S9セピオライト粘土)、より一般的には、有機材料で処理して、より「有機親和性」、すなわち、低〜中極性の系と親和性があるようにしたもの(例えば、トルサグループ(Tolsa Group)製パンジェル(PANGEL)(登録商標)B20セピオライト粘土)で入手可能である。セピオライト型の粘土のかかるコーティングの一例は、欧州特許出願第221,225号明細書に開示されているような、ジメチルベンキシルアルキル塩化アンモニウムなどの第四級アンモニウム塩である。 Sepiolite-type clays are of high purity (“rheological grade”) uncoated form (eg, PANGEL® S9 sepiolite clay from Tolsa Group, Madrid, Spain, Madrid), More generally, it is treated with an organic material to make it more “organic compatible”, ie, compatible with low to medium polar systems (eg, Tolsa Group pangels ( (PANGEL) (registered trademark) B20 sepiolite clay). An example of such a coating of sepiolite-type clay is a quaternary ammonium salt, such as dimethyl benzyl alkyl ammonium chloride, as disclosed in European Patent Application No. 221,225.
スメクティック粘土(例えば、モンモリロナイト)がポリマーマトリックス全体に均一に分散され、個々の小板として剥離するとバリア特性が大幅に改善されるが、その理由は、小板の広い表面積が、拡散種がポリマー材料を通って透過する際に従わなければならない経路のねじれを大幅に増大するためである。しかしながら、セピオライト型の粘土は、長いラス状結晶子へと剥離する。このように、剥離したセピオライト型の粘土が、それが組み込まれるポリマーマトリックスのバリア特性を増大するのに効果的であることは非常に意外である。 When smectic clays (eg, montmorillonite) are uniformly dispersed throughout the polymer matrix and exfoliate as individual platelets, the barrier properties are greatly improved because of the large surface area of the platelets, the diffusion species being the polymer material This is to greatly increase the twist of the path that must be followed when penetrating through. However, sepiolite-type clay peels into long lath crystallites. Thus, it is very surprising that exfoliated sepiolite type clay is effective in increasing the barrier properties of the polymer matrix in which it is incorporated.
ポリエステル
用いるポリエステルは、必要な融点を備えた任意のポリエステルであってよい。ポリエステルの融点は約150℃以上であるのが好ましく、約200℃以上であるのがより好ましい。ポリエステル(大半または全てがエステル結合基を有する)は、通常、1種もしくはそれ以上のジカルボン酸と1種もしくはそれ以上のジオールから誘導される。それらは、重合可能なポリエステルモノマーまたは大環状ポリエステルオリゴマーから生成することもできる。
Polyester The polyester used may be any polyester with the required melting point. The melting point of the polyester is preferably about 150 ° C. or higher, more preferably about 200 ° C. or higher. Polyesters (most or all have ester linking groups) are usually derived from one or more dicarboxylic acids and one or more diols. They can also be produced from polymerizable polyester monomers or macrocyclic polyester oligomers.
本発明の実施に用いるのに最適なポリエステルは、等方性の熱可塑性ポリエステルホモポリマーおよびコポリマー(ブロックとランダムの両方)を含んでなる。 The most suitable polyester for use in the practice of this invention comprises isotropic thermoplastic polyester homopolymers and copolymers (both block and random).
ジオールおよびヒドロカルビル二酸またはかかる二酸のエステルからのポリエステルの生成は、A.J.イースト(East)、M.ゴールデン(Golden)およびS.マーヒジャー(Makhija)、カーク−オスマー化学技術百科事典(Kirk−Othmer Encyclopedia of Chemical Technology)、ジョンウィリー&ソンズ(John Wiley&Sons)、J.I.クロシュヴィッツ(Kroschwitz)編集主幹、M.ハウ−グラント(Howe−Grant)編、第4版(1996)、第19巻、609−653に記載されているとおり、業界に周知である。第1の段階で、二酸またはそのジアルキル(一般的にはジメチル)エステルとジオールとの間のエステル化またはエステル交換が生じて、水またはアルコール(一般的にはメタノール)の発生と除去に加えて、ビス(ヒドロキシアルキル)エステルおよびいくつかのオリゴマーが得られる。エステル化またはエステル交換は元来遅い反応であるため、一般的に触媒を用いる。有用なエステル化またはエステル交換触媒の例は、酢酸カルシウム、亜鉛およびマンガン、錫化合物ならびにチタンアルコキシドである。第2の段階において、重縮合、ビス(ヒドロキシアルキル)エステルおよびオリゴマーは、エステル交換反応をし続け、高真空下で除去されるジオールを排除し、分子量を増やす。有用な重縮合触媒としては、錫およびチタン化合物、アンチモンおよびゲルマニウム化合物、特に、PETの場合には、酸化アンチモン(Sb2O3)が例示される。 Formation of polyesters from diols and hydrocarbyl diacids or esters of such diacids is J. et al. East, M.C. Golden and S.H. Mahhija, Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, John Wiley & Sons, J. et al. I. Editor-in-chief of Kroschwitz It is well known in the industry as described in Howe-Grant, 4th edition (1996), volume 19, 609-653. In the first stage, esterification or transesterification occurs between the diacid or its dialkyl (typically dimethyl) ester and the diol, in addition to the generation and removal of water or alcohol (typically methanol). Bis (hydroxyalkyl) esters and some oligomers are thus obtained. Since esterification or transesterification is inherently a slow reaction, a catalyst is generally used. Examples of useful esterification or transesterification catalysts are calcium acetate, zinc and manganese, tin compounds and titanium alkoxides. In the second stage, polycondensation, bis (hydroxyalkyl) esters and oligomers continue to transesterify, eliminating diol removed under high vacuum and increasing molecular weight. Useful polycondensation catalysts are exemplified by tin and titanium compounds, antimony and germanium compounds, particularly antimony oxide (Sb 2 O 3 ) in the case of PET.
好適な二酸(およびそれらの対応のエステル)は、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、1,12−ドデカン二酸フマル酸、マレイン酸および、例えば、ジメチル、ジエチルまたはジプロピルエステルなどのそれらの誘導体よりなる群から選択される。 Suitable diacids (and their corresponding esters) are terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, 1,12-dodecanedioic acid fumaric acid, Selected from the group consisting of maleic acid and derivatives thereof such as, for example, dimethyl, diethyl or dipropyl esters.
ジオール成分として用いることのできるグリコールの代表例としては、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−プロピレングリコール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−イソブチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール、イソソルビド、ナフタレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、ならびにアルキレンオキシドとジオールまたはポリオールの反応生成物であるポリテトラメチレンエーテルグリコールなどの長鎖ジオールおよびポリオールが挙げられる。 Representative examples of glycols that can be used as the diol component include ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-propylene glycol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol, and 2,2-dimethyl- 1,3-propanediol, 2-ethyl-2-butyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-2-isobutyl-1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 2,2,4-trimethyl-1,6-hexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4- Cyclohexanedimethanol, 2,2,4,4-tetramethyl-1,3-cyclobutanediol, isosorbide Naphthalene glycols, diethylene glycol, triethylene glycol, resorcinol, hydroquinone, and long chain diols and polyols such as polytetramethylene ether glycol is the reaction product of an alkylene oxide with a diol or polyol.
ポリエステルの1つの好ましい型において、ジカルボン酸は、1種もしくはそれ以上のテレフタル酸、イソフタル酸および2,6−ナフタレンジカルボン酸を含んでなり、ジオール成分は1つもしくはそれ以上のHO(CH2)nOH(I)、1,4−シクロヘキサンジメタノール、HO(CH2CH2O)mCH2CH2OH(II)およびHO(CH2CH2CH2CH2O)zCH2CH2CH2CH2OH(III)(式中、nは2〜10の整数、mは平均で1〜4、zは平均で約7〜約40である)を含んでなる。(II)および(III)は、mおよびzがそれぞれ異なり、従ってmおよびzは平均であるため、整数とはならない化合物の混合物であることに注意する。好ましいポリエステルにおいて、nは2、3または4であり、かつ/またはmは1である。 In one preferred type of polyester, the dicarboxylic acid is one or more of terephthalic acid, comprises isophthalic acid and 2,6-naphthalene dicarboxylic acid, the diol component is one or more HO (CH 2) n OH (I), 1,4- cyclohexanedimethanol, HO (CH 2 CH 2 O ) m CH 2 CH 2 OH (II) and HO (CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 O) z CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 OH (III) (wherein n is an integer from 2 to 10, m is 1 to 4 on average, and z is about 7 to about 40 on average). Note that (II) and (III) are mixtures of compounds that are not whole numbers because m and z are different, and therefore m and z are averages. In preferred polyesters, n is 2, 3 or 4 and / or m is 1.
ポリエステルはまた、重合可能なポリエステルモノマーから直接生成することもできる。本発明に用いるのに好適な重合可能なポリエステルモノマーの代表例としては、ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシナフトエ酸および乳酸などのヒドロキシ酸、ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレート、ビス(4−ヒドロキシブチル)テレフタレート、ビス(2−ヒドロキシエチル)ナフタレンジオアート、ビス(2−ヒドロキシエチル)イソフタレート、ビス[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]テレフタレート、ビス[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]イソフタレート、ビス[(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)メチル]テレフタレートおよびビス[(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)メチル]イソフタレート、モノ(2−ヒドロキシエチル)テレフタレート、ビス(2−ヒドロキシエチル)スルホイソフタレートおよびラクチドが挙げられる。 Polyesters can also be produced directly from polymerizable polyester monomers. Representative examples of polymerizable polyester monomers suitable for use in the present invention include hydroxy acids such as hydroxybenzoic acid, hydroxynaphthoic acid and lactic acid, bis (2-hydroxyethyl) terephthalate, bis (4-hydroxybutyl) terephthalate. Bis (2-hydroxyethyl) naphthalenedioate, bis (2-hydroxyethyl) isophthalate, bis [2- (2-hydroxyethoxy) ethyl] terephthalate, bis [2- (2-hydroxyethoxy) ethyl] isophthalate Bis [(4-hydroxymethylcyclohexyl) methyl] terephthalate and bis [(4-hydroxymethylcyclohexyl) methyl] isophthalate, mono (2-hydroxyethyl) terephthalate, bis (2-hydroxyethyl) sulfoiso Tallates and lactide, and the like.
ポリエステルはまた、大環状ポリエステルオリゴマーから直接生成することもできる。本発明に用いてよい大環状ポリエステルオリゴマーとしては、これらに限られるものではないが、下式の構造繰り返し単位を有する大環状ポリ(アルキレンジカルボキシレート)オリゴマーが挙げられる。 Polyesters can also be produced directly from macrocyclic polyester oligomers. Macrocyclic polyester oligomers that may be used in the present invention include, but are not limited to, macrocyclic poly (alkylene dicarboxylate) oligomers having structural repeat units of the following formula:
式中、Aは少なくとも2つの炭素原子を含有するアルキレン基、シクロアルキレンまたはモノ−またはポリオキシアルキレン基であり、Bは二価の芳香族または脂環式基である。それらは、米国特許第5,039,783号明細書、同第5,231,161号明細書、同第5,407,984号明細書、同第5,668,186号明細書、米国仮特許出願第60/626187号明細書、PCT特許出願国際公開第2003093491号パンフレットおよび国際公開第2002068496号パンフレットおよびA.ラヴァレット(Lavalette)ら、生体高分子(Biomacromolecules)、第3巻、p.225−228(2002年)に記載されているような様々なやり方で調製してよい。大環状ポリエステルオリゴマーはまた、低分子量線状ポリエステルから押出しにより得ることもできる。 Where A is an alkylene, cycloalkylene or mono- or polyoxyalkylene group containing at least two carbon atoms and B is a divalent aromatic or alicyclic group. They are disclosed in US Pat. Nos. 5,039,783, 5,231,161, 5,407,984, 5,668,186, and US provisional. Patent application 60/626187, PCT patent application WO2003309491 and WO2002068496 and A. Lavallette et al., Biomacromolecules, Volume 3, p. It may be prepared in various ways as described in 225-228 (2002). Macrocyclic polyester oligomers can also be obtained by extrusion from low molecular weight linear polyesters.
好ましい大環状ポリエステルオリゴマーは、1,4−ブチレンテレフタレート(CBT)、1,3−プロピレンテレフタレート(CPT)、1,4−シクロへキシレンジメチレンテレフタレート(CCT)、エチレンテレフタレート(CET)、1,2−エチレン2,6−ナフタレンジカルボキシレート(CEN)、テレフタル酸とジエチレングリコールの環状エステルダイマー(CPEOT)の大環状ポリエステルオリゴマー、および上記の構造化繰り返し単位のうち2つもしくはそれ以上を含んでなる大環状コ−オリゴエステルである。 Preferred macrocyclic polyester oligomers are 1,4-butylene terephthalate (CBT), 1,3-propylene terephthalate (CPT), 1,4-cyclohexylene dimethylene terephthalate (CCT), ethylene terephthalate (CET), 1,2 -A macrocyclic polyester oligomer of ethylene 2,6-naphthalenedicarboxylate (CEN), a cyclic ester dimer of terephthalic acid and diethylene glycol (CPEOT), and a large comprising two or more of the above structured repeat units Cyclic co-oligoester.
ポリエステルは、分岐していてもしていなくてもよく、ホモポリマーまたはコポリマー、あるいは少なくとも1種のかかるホモポリマーまたはコポリマーを含んでなるポリマーブレンドであってもよい。 The polyester may or may not be branched, and may be a homopolymer or copolymer, or a polymer blend comprising at least one such homopolymer or copolymer.
特定の好ましいポリエステルとしては、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)、ポリ(1,3−プロピレンテレフタレート)(PPT)、ポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)(PBT)、ポリ(1,4−ブチレンテレフタレート)とポリ(テトラメチレンエーテル)グリコールブロックを有する熱可塑性エラストマーポリエステル(イー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー・インコーポレーテッド(E.I. du Pont de Nemours and Co. Inc.)、米国、19898、デラウェア州、ウィルミントン(Wilmington,DE)よりハイトレル(HYTREL)(登録商標)として入手可能)、ポリ(1,4−シクロヘキシルジメチレンテレフタレート)(PCT)およびポリ乳酸(PLA)が挙げられる。PETが特に好ましい。 Specific preferred polyesters include poly (ethylene terephthalate) (PET), poly (1,3-propylene terephthalate) (PPT), poly (1,4-butylene terephthalate) (PBT), poly (1,4-butylene terephthalate). ) And a poly (tetramethylene ether) glycol block thermoplastic elastomeric polyester (EI du Pont de Nemours and Co. Inc., USA) 1998, available as HYTREL® from Wilmington, Del., Poly (1,4-cyclohexyldimethylene terephthalate) (PCT) and Polylactic acid (PLA) and the like. PET is particularly preferred.
特に注目すべきは、10重量%までのコモノマーにより変性されたものと定義される「変性ポリエステル」である。特に断りのない限り、ポリエステルポリマー(またはオリゴマー)という用語は、変性および未変性ポリエステルポリマー(またはオリゴマー)を意味する。同様に、特定のポリエステルについて言及するとき、例えば、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)は、未変性または変性PETを意味する。コモノマーとしては、ジエチレングリコール(DEG)、トリエチレングリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、イソソルビド、イソフタル酸(IPA)、2,6−ナフタレンジカルボン酸、アジピン酸およびこれらの混合物を挙げることができる。一般的に、PETの好ましいコモノマーは0〜5重量%のIPAと0〜3重量%のDEGとを含む。 Of particular note are “modified polyesters” defined as modified with up to 10% by weight of comonomer. Unless otherwise noted, the term polyester polymer (or oligomer) refers to modified and unmodified polyester polymers (or oligomers). Similarly, when referring to a specific polyester, for example, poly (ethylene terephthalate) (PET) means unmodified or modified PET. Examples of the comonomer include diethylene glycol (DEG), triethylene glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, isosorbide, isophthalic acid (IPA), 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, adipic acid, and mixtures thereof. In general, the preferred comonomer of PET contains 0-5 wt% IPA and 0-3 wt% DEG.
本発明の特に好ましい実施形態において、ポリエステルベースポリマーは、約2モル%〜約5モル%のイソフタレート単位で変性しておいたPETポリマーを含むポリエチレンテレフタレート(PET)である。かかる変性PETは、「ボトルグレード」樹脂として知られており、トルコのハシオマーサバンジ(Haci Omer Sabanci)ASの完全所有会社であるアドバンサ(ADVANSA)製メリナー(MELINAR)(登録商標)レーザー(LASER)+(登録商標)ポリエチレンテレフタレートブランド樹脂として市販されている。 In a particularly preferred embodiment of the present invention, the polyester base polymer is polyethylene terephthalate (PET) comprising a PET polymer that has been modified with about 2 mol% to about 5 mol% of isophthalate units. Such modified PET is known as a “bottle grade” resin and is a MELINAR® laser (LASER) from ADVANSA, a wholly owned company of Haci Omer Sabanci AS, Turkey. ) + (Registered trademark) polyethylene terephthalate brand resin.
プロセス条件
ナノ複合材材料を製造するプロセス条件は、溶融または溶液プロセスでポリエステルを製造するのに業界に公知のものと同じである。セピオライト粘土鉱物は、ポリエステル重合度が約20の前に、任意の都合のよい製造段階で任意の手段により添加することができる。例えば、モノマーと共に始めに、モノマーエステル化またはエステル交換中、モノマーエステル化またはエステル交換の最後、または重縮合工程の早い段階で添加することができる。
Process Conditions The process conditions for producing the nanocomposite material are the same as those known in the industry for producing polyesters in a melt or solution process. Sepiolite clay mineral can be added by any means at any convenient manufacturing stage before the degree of polyester polymerization is about 20. For example, it can be added with the monomer first, during monomer esterification or transesterification, at the end of monomer esterification or transesterification, or early in the polycondensation process.
DEG生成を反応中に制御する必要がある場合には、様々な触媒を用いることができる。米国特許第3,749,697号明細書に記載されている酢酸リチウムバッファ、およびJP第83−62626号明細書、RO第88−135207号明細書およびJP第2001−105902号明細書に記載されている様々な酢酸ナトリウムおよびカリウムバッファの使用が挙げられる。一般的に、100〜600ppmの酢酸ナトリウムまたはカリウムを、重合中に用いて、DEG形成およびポリマーへの組み込みの程度を最小にした。 Various catalysts can be used if DEG production needs to be controlled during the reaction. The lithium acetate buffer described in US Pat. No. 3,749,697, and described in JP 83-62626, RO 88-135207, and JP 2001-105902 And the use of various sodium acetate and potassium buffers. In general, 100-600 ppm sodium or potassium acetate was used during polymerization to minimize the degree of DEG formation and incorporation into the polymer.
物品の形成
フィルム試料は、本発明より得られる改善されたバリア特性の指標である。ナノ複合材は、上述したとおり、セピオライト型の粘土の存在下でベースポリマーのインサイチュでの重合により調製される。ナノ複合材は、当業者に任意の公知の方法によりフィルム、シートまたは容器を作製するのに用いることができる。ナノ複合材を含んでなるフィルム、シートおよび容器は、増大した引裂強度、増大した引張弾性率、水蒸気、酸素および二酸化炭素の減少した透過性を示し、高レベルの靭性および透明度を保持している。
Article Formation Film samples are an indication of improved barrier properties obtained from the present invention. The nanocomposite is prepared by in situ polymerization of the base polymer in the presence of sepiolite-type clay as described above. Nanocomposites can be used to make films, sheets or containers by any method known to those skilled in the art. Films, sheets and containers comprising nanocomposites exhibit increased tear strength, increased tensile modulus, reduced permeability for water vapor, oxygen and carbon dioxide, retaining high levels of toughness and transparency .
ポリエステルナノ複合材は、単体またはポリマーブレンドの成分として用いることができる。これらに限られるものではないが、酸化防止剤、帯電防止剤、熱安定剤、UV安定剤、滑剤およびブロック防止剤など業界で一般的に用いる添加剤を組み込むことができる。 Polyester nanocomposites can be used alone or as a component of a polymer blend. Although not limited thereto, additives commonly used in the industry such as antioxidants, antistatic agents, heat stabilizers, UV stabilizers, lubricants and antiblocking agents can be incorporated.
本発明の物品は、これらに限られるものではないが、フィルム、シート、容器、膜、ラミネート、ペレット、コーティングまたは発泡体の形態またはこれらを含んでなる。物品は、これらに限られるものではないが、射出成形、(共)押出し、ブロー成形、熱形成、溶液流延、ラミネーションおよびフィルムブローイングなど業界に公知の任意の手段により作製してよい。特に好ましい実施形態において、物品は、射出延伸ブロー成形ボトルである。 Articles of the present invention include, but are not limited to, films, sheets, containers, membranes, laminates, pellets, coatings or foam forms or comprise thereof. Articles may be made by any means known in the industry including, but not limited to, injection molding, (co) extrusion, blow molding, thermoforming, solution casting, lamination and film blowing. In a particularly preferred embodiment, the article is an injection stretch blow molded bottle.
本発明の好ましい物品としては、食品、パーソナルケア(健康および衛生)品目および化粧品用のパッケージが挙げられる。「パッケージング」とは、パッケージ全体またはパッケージの構成要素のいずれかを意味する。パッケージング構成要素としては、これらに限られるものではないが、パッケージングフィルム、ライナ、収縮バッグ、収縮ラップ、トレイ、トレイ/容器組み立て品、交換可能および交換不可能なキャップ、蓋および飲料ボトルネックが例示される。 Preferred articles of the present invention include food, personal care (health and hygiene) items and cosmetic packages. “Packaging” means either the entire package or a component of the package. Packaging components include, but are not limited to, packaging films, liners, shrink bags, shrink wraps, trays, tray / container assemblies, replaceable and non-replaceable caps, lids and beverage bottlenecks Is exemplified.
パッケージは、缶、ボックス、ボトル、ジャー、バッグ、化粧品パッケージまたは末端閉鎖管など特定の用途について適切な任意の形態にあってよい。パッケージングは、これらに限られるものではないが、押出し、共押出し、熱形成、射出成形、ラミネーションまたはブロー成形など業界に公知の任意の手段により構築してよい。 The package may be in any form suitable for a particular application, such as a can, box, bottle, jar, bag, cosmetic package or end closure tube. Packaging may be constructed by any means known in the art such as, but not limited to, extrusion, coextrusion, thermoforming, injection molding, lamination or blow molding.
パーソナルケア品目および化粧品のパッケージングのいくつかの特定の例としては、これらに限られるものではないが、食品用、ならびに処方および処方されていないカプセルやピル、溶液、クリーム、ローション、パウダー、シャンプー、コンディショナー、デオドラント、制汗剤、目、耳、鼻、喉、窒、尿道、直腸、皮膚、毛髪と接触する懸濁液および唇製品用のボトル、ジャーおよびキャップが挙げられる。 Some specific examples of personal care and cosmetic packaging include, but are not limited to, food and non-prescription and prescription capsules and pills, solutions, creams, lotions, powders and shampoos. , Bottles, jars and caps for suspensions and lip products in contact with hair, conditioners, deodorants, antiperspirants, eyes, ears, nose, throat, nitrogen, urethra, rectum, skin, hair.
実施例
本発明を以下の実施例によりさらに定義する。これらの実施例は、本発明の好ましい実施形態を示すものであるが、例証のためのみのものと考えられる。上記の説明およびこれらの実施例から、当業者であれば、その精神および範囲から逸脱することなく、本発明の必須の特徴を把握でき、様々な用途および条件に適合させるべく本発明の様々な変更および修正を行える。
Examples The invention is further defined by the following examples. These examples illustrate preferred embodiments of the present invention, but are considered to be illustrative only. From the above description and these examples, those skilled in the art will be able to ascertain essential features of the invention without departing from the spirit and scope thereof, and various aspects of the invention may be adapted to various uses and conditions. Changes and modifications can be made.
略語の意味は次の通りである。「min」は分、「m」はメートル、「cm」はセンチメートル、「mm」はミリメートル、「μm」はマイクロメートル、「kg」はキログラム、「g」はグラム、「lb」はポンド、「M」はモル、「MPa」はメガパスカル、「重量%」は重量パーセント(パーセンテージ)、「DMT」はジメチルテレフタレート、「NMR」は核磁気共鳴、「SEC」はサイズ排除クロマトグラフィー、「Mn」は数平均分子量、「RPM」は毎分回転数、「psi」は毎平方インチ当たりポンド、「ksi」は毎平方インチ当たりキロポンド、「MD」は機械方向、「TD」は交差方向、および「ND」は求めず、である。 The meanings of the abbreviations are as follows. “Min” is minutes, “m” is meters, “cm” is centimeters, “mm” is millimeters, “μm” is micrometers, “kg” is kilograms, “g” is grams, “lb” is pounds, “M” is mole, “MPa” is megapascal, “wt%” is weight percent (percentage), “DMT” is dimethyl terephthalate, “NMR” is nuclear magnetic resonance, “SEC” is size exclusion chromatography, “M “ n ” is number average molecular weight, “RPM” is revolutions per minute, “psi” is pounds per square inch, “ksi” is kilo pounds per square inch, “MD” is machine direction, “TD” is cross direction, And “ND” is not determined.
材料
ジメチルテレフタレート(CAS#120−61−6、99%)はインビスタ(INVISTA)(カンザス州、ウィチタ(Wichita,Kansas))より購入した。エチレングリコール(CAS#107−21−1)はユニバー(Univar)USA(ワシントン州、カークランド(Kirkland,Washington))より購入した。酸化アンチモン(CAS 1309−64−4、99%)および酢酸マンガン(CAS#6156−78−1、99%)はアルドリッチケミカルカンパニー(Aldrich Chemical Company)(ウィスコンシン州、ミルウォーキー(Milwaukee,Wisconsin))より購入した。パンジェル(PANGEL)(登録商標)B20セピオライトは、EMサリバンアソシエーツ(Sullivan Associates)より購入した。用いた対照PET試料はクリスター(CRYSTAR)(登録商標)3934(デラウェア州、ウィルミントンのイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー・インコーポレーテッド(E.I.du Pont de Nemours & Co. Inc.,Wilmington,Delaware)であった。2つのイースター(EASTAR)(登録商標)PETG等級をイーストマンケミカルカンパニー(Eastman Chemical Company)(テネシー州、キングスポート(Kingsport,Tennessee))より購入した。
Materials Dimethyl terephthalate (CAS # 120-61-6, 99%) was purchased from INVISTA (Wichita, Kansas). Ethylene glycol (CAS # 107-21-1) was purchased from Universa USA (Kirkland, Washington). Antimony oxide (CAS 1309-64-4, 99%) and manganese acetate (CAS # 6156-78-1, 99%) purchased from Aldrich Chemical Company (Milwaukee, Wisconsin) did. PANGEL® B20 sepiolite was purchased from EM Sullivan Associates. The control PET sample used was CRYSTAR (R) 3934 (E.I. du Pont de Nemours & Co., Wilmington, DE). Inc., Wilmington, Del.) Two EASTAR® PETG grades were purchased from Eastman Chemical Company (Kingsport, Tennessee).
分析方法
サイズ排除クロマトグラフィーシステムは、ウォーターズ(Waters)410(登録商標)屈折率検出器(DRI)を備えたウォーターズコーポレーション(Waters Corporation)(マサチューセッツ州、ミルフォード(Milford,MA))製モデルアライアンス(Model Alliance)2690(登録商標)および静的直角光拡散を組み込んだビスコテック(Viscotek)コーポレーション(テキサス州、ヒューストン(Houston,TX))の型番T−60A(登録商標)二重検出器モジュールから構成されており、差動毛細管粘度計検出器を分子量特定のために用いた。移動相は、0.01Mトリフルオロ酢酸ナトリウム中1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール(HFIP)であった。ポリマーについてのdn/dcを測定し、全試料が測定中完全に溶出されたと仮定した。ジエチレングリコール(DEG)のパーセンテージを1H NMR分光法を用いて求めた。
Analytical Method The size exclusion chromatography system is a model alliance (Waters Corporation, Milford, Mass.) Equipped with a Waters 410® refractive index detector (DRI) (Milford, Mass.). Consists of Model Alliance 2690® and model number T-60A® dual detector module of Viscotek Corporation (Houston, TX) incorporating static right angle light diffusion A differential capillary viscometer detector was used for molecular weight determination. The mobile phase was 1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol (HFIP) in 0.01 M sodium trifluoroacetate. The dn / dc for the polymer was measured and assumed that all samples were completely eluted during the measurement. The percentage of diethylene glycol (DEG) was determined using 1 H NMR spectroscopy.
ナノ複合材フィルムの引張特性を、ASTM手順D882に準拠して求めた。モコン(MOCON)(登録商標)パーマトラン(PERMATRAN)−W(登録商標)(モコン(MOCON)(登録商標)社、ミネソタ州、ミネアポリス(Minneapolis,Minnesota))を25℃、100%相対湿度で用い、ASTM手順D6701に準拠して、水蒸気透過率を調べた。目視で、または上記したとおり、50%の相対湿度でASTM D1003に準拠して、黄色の度合いを評価した。 The tensile properties of the nanocomposite film were determined according to ASTM procedure D882. MOCON® PERMATRAN-W® (MOCON®, Minneapolis, Minnesota) at 25 ° C. and 100% relative humidity According to ASTM procedure D6701, the water vapor transmission rate was examined. The degree of yellowness was evaluated visually or as described above according to ASTM D1003 at 50% relative humidity.
実施例1
ポリエステル/セピオライトナノ複合材調製
ステンレス鋼オートクレーブに、DMT(10.1lb、4.59kg)、エチレングリコール(6.7lb、3.0kg)、三酸化アンチモン(2.80g)、酢酸マンガン(3.60g)、酢酸ナトリウム(1.30g)およびパンジェル(PANGEL)(登録商標)B20セピオライト(140.0g)を入れた。反応容器を60psiの窒素で三回パージした。容器の低フロー窒素スイープで、容器を240℃まで加熱した。容器を240℃まで加熱しながら、反応物を25RPMで攪拌した。容器が240℃に達した後、反応温度を10分間維持した。反応物を275℃まで加熱し、90分真空還元サイクルを開始した。真空還元サイクルの完了の際、完全真空(0.1トル)を反応物に適用し、反応物を275℃に120分間維持した。反応物を窒素で加圧し、ポリマーをストランドとして押し出し、水桶中で冷却し、ペレット形態へと刻んだ。ポリマー分子量をSECを用いて求めた。Mn=24600、%DEG=2.89%。この材料は以下「PET−実施例1」と呼ぶ。
Example 1
Polyester / Sepiolite Nanocomposite Preparation Into a stainless steel autoclave, DMT (10.1 lb, 4.59 kg), ethylene glycol (6.7 lb, 3.0 kg), antimony trioxide (2.80 g), manganese acetate (3.60 g) ), Sodium acetate (1.30 g) and PANGEL® B20 sepiolite (140.0 g). The reaction vessel was purged three times with 60 psi nitrogen. The container was heated to 240 ° C. with a low flow nitrogen sweep of the container. The reaction was stirred at 25 RPM while the vessel was heated to 240 ° C. The reaction temperature was maintained for 10 minutes after the vessel reached 240 ° C. The reaction was heated to 275 ° C. and a 90 minute vacuum reduction cycle was initiated. Upon completion of the vacuum reduction cycle, a full vacuum (0.1 torr) was applied to the reaction and the reaction was maintained at 275 ° C. for 120 minutes. The reaction was pressurized with nitrogen and the polymer was extruded as a strand, cooled in a water tank and chopped into pellet form. The polymer molecular weight was determined using SEC. Mn = 24600,% DEG = 2.89%. This material is hereinafter referred to as “PET-Example 1”.
実施例2
3重量%のセピオライトを含有するフィルムの作製および特性
対照例としてクリスター(CRYSTAR)(登録商標)ポリエステルポリマー(未充填)および実施例1で調製したポリエステル/セピオライトナノ複合材(3重量%セピオライト)を120℃で真空下で一晩乾燥した。30mmの二軸押出し機は、10インチ(25.4cm)フィルムダイおよび窒素ブランケットの付いたフィーダを備えていた。バレルを255℃の温度まで加熱し、ダイを265℃まで加熱した。フィルムを押し出し、冷却流延ドラム上で冷却した。押出し中、フィルタスクリーンは用いなかった。透明度および色を目視により評価した。引張弾性率およびWVTRを上述したとおりにして測定した。結果を表1に示す。
Example 2
Preparation and Properties of Films Containing 3% by Weight Sepiolite CRYSTAR® polyester polymer (unfilled) as a reference and polyester / sepiolite nanocomposite prepared in Example 1 (3% by weight sepiolite) Dried overnight at 120 ° C. under vacuum. The 30 mm twin screw extruder was equipped with a 10 inch (25.4 cm) film die and a feeder with a nitrogen blanket. The barrel was heated to a temperature of 255 ° C and the die was heated to 265 ° C. The film was extruded and cooled on a cooling casting drum. No filter screen was used during extrusion. Transparency and color were evaluated visually. Tensile modulus and WVTR were measured as described above. The results are shown in Table 1.
実施例3
セピオライトを含有するPETおよびコポリエステルシートの作製
対照例のクリスター(CRYSTAR)(登録商標)ポリエステルポリマー(未充填)および実施例1で調製したポリエステル/セピオライトナノ複合材(3重量%セピオライト)、およびコポリエステルイースター(EASTAR)(登録商標)21446およびイースター(EASTAR)(登録商標)6763を120℃で真空下で一晩乾燥した。30mmの二軸押出し機は、10インチ(25.4cm)フィルムダイおよび窒素ブランケットの付いたフィーダを備えていた。バレルを255℃の温度まで加熱し、ダイを265℃まで加熱した。試料3A、3B、3Cおよび3Dの供給物は、実施例1のPETナノ複合材組成物(「PET−実施例1」)、PET−実施例1とイースター(EASTAR)(登録商標)21446の重量基準で1:1のペレットブレンド、PET−実施例1とイースター(EASTAR)(登録商標)6763の重量基準で1:1のペレットブレンドおよびクリスター(CRYSTAR)(登録商標)3934対照例であった。厚さ35ミル(889μm)のシートを押し出し、冷却流延ドラム上で冷却した。押出し中、フィルタスクリーンは用いなかった。ASTM D1003に準拠して黄色の度合いを測定した。表2に示す。引張特性は表3に示す。
Example 3
Preparation of PET and copolyester sheets containing sepiolite Control CRYSTAR® polyester polymer (unfilled) and the polyester / sepiolite nanocomposite prepared in Example 1 (3 wt% sepiolite) Polyester Easter (R) 21446 and Easter (R) 6763 were dried at 120 [deg.] C. under vacuum overnight. The 30 mm twin screw extruder was equipped with a 10 inch (25.4 cm) film die and a feeder with a nitrogen blanket. The barrel was heated to a temperature of 255 ° C and the die was heated to 265 ° C. Samples 3A, 3B, 3C and 3D feeds are the PET nanocomposite composition of Example 1 ("PET-Example 1"), the weight of PET-Example 1 and EASTAR 21446. 1: 1 pellet blend on a basis, PET—Example 1 and EASTAR® 6763 by weight 1: 1 pellet blend and CRYSTAR® 3934 control. A 35 mil (889 μm) thick sheet was extruded and cooled on a cooling casting drum. No filter screen was used during extrusion. The degree of yellow was measured according to ASTM D1003. It shows in Table 2. The tensile properties are shown in Table 3.
Claims (13)
(a)ガス透過性を減じるのに有効な量の剥離したセピオライト型の粘土を、
(i)少なくとも1種の二酸またはジエステルおよび少なくとも1種のジオール、
(ii)少なくとも1種の重合可能なポリエステルモノマー、
(iii)少なくとも1種の直鎖状ポリエステルオリゴマー、および
(iv)少なくとも1種の大環状ポリエステルオリゴマー
から選択される少なくとも1種のポリエステル前駆体と混合することによりナノ複合材を調製し、
(b)少なくとも1種のポリエステル前駆体を重合し、
(c)成形物品を形成すること
を含み、
前記少なくとも1種の二酸またはジエステルは、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、1,12−ドデカン二酸、フマル酸、マレイン酸およびそのジアルキルエステルよりなる群から選択され、
前記少なくとも1種のジオールは、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−プロピレングリコール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−イソブチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール、イソソルビド、ナフタレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、ならびにアルキレンオキシドとジオールまたはポリオールの反応生成物である長鎖ジオールおよびポリオールよりなる群から選択され、
前記少なくとも1種の重合可能なポリエステルモノマーは、ヒドロキシ酸、ラクチド、
ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレート、ビス(4−ヒドロキシブチル)テレフタレート、ビス(2−ヒドロキシエチル)ナフタレンジオアート、ビス(2−ヒドロキシエチル)イソフタレート、ビス[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]テレフタレート、ビス[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]イソフタレート、ビス[(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)メチル]テレフタレート、ビス[(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)メチル]イソフタレートおよびモノ(2−ヒドロキシエチル)テレフタレートよりなる群から選択され、
前記少なくとも1種の大環状ポリエステルオリゴマーは、1,4−ブチレンテレフタレート、1,3−プロピレンテレフタレート、1,4−シクロへキシレンジメチレンテレフタレート、エチレンテレフタレート、1,2−エチレン2,6−ナフタレンジカルボキシレート、テレフタル酸とジエチレングリコールの環状エステルダイマーまたはこれらの2つもしくはそれ以上の大環状コ−オリゴエステルの大環状ポリエステルオリゴマーである、
ことを特徴とする方法。Method for reducing gas permeability of a molded thermoplastic polymer article formed from at least one polymer or polymer blend selected from polyester homopolymers, polyester copolymers and polymer blends comprising at least one such homopolymer or copolymer Because
(A) an amount of exfoliated sepiolite-type clay effective to reduce gas permeability,
(I) at least one diacid or diester and at least one diol,
(Ii) at least one polymerizable polyester monomer,
Preparing a nanocomposite by mixing with (iii) at least one linear polyester oligomer, and (iv) at least one polyester precursor selected from at least one macrocyclic polyester oligomer;
(B) polymerizing at least one polyester precursor;
(C) viewing including forming a molded article,
The at least one diacid or diester is terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, 1,12-dodecanedioic acid, fumaric acid, maleic acid And a dialkyl ester thereof,
The at least one diol is ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-propylene glycol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol, or 2,2-dimethyl-1,3-propanediol. 2-ethyl-2-butyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-2-isobutyl-1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentane Diol, 1,6-hexanediol, 2,2,4-trimethyl-1,6-hexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2, 2,4,4-tetramethyl-1,3-cyclobutanediol, isosorbide, naphthalene glycol, diethyl Glycol is selected triethylene glycol, resorcinol, hydroquinone, and from the group consisting of long chain diols and polyols which are the reaction products of alkylene oxides with a diol or polyol,
The at least one polymerizable polyester monomer is a hydroxy acid, lactide,
Bis (2-hydroxyethyl) terephthalate, bis (4-hydroxybutyl) terephthalate, bis (2-hydroxyethyl) naphthalenedioate, bis (2-hydroxyethyl) isophthalate, bis [2- (2-hydroxyethoxy) ethyl Terephthalate, bis [2- (2-hydroxyethoxy) ethyl] isophthalate, bis [(4-hydroxymethylcyclohexyl) methyl] terephthalate, bis [(4-hydroxymethylcyclohexyl) methyl] isophthalate and mono (2-hydroxy) Selected from the group consisting of ethyl) terephthalate,
The at least one macrocyclic polyester oligomer is 1,4-butylene terephthalate, 1,3-propylene terephthalate, 1,4-cyclohexylenedimethylene terephthalate, ethylene terephthalate, 1,2-ethylene 2,6-naphthalene. A cyclic ester dimer of carboxylate, terephthalic acid and diethylene glycol, or a macrocyclic polyester oligomer of two or more macrocyclic co-oligoesters,
A method characterized by that .
(i)少なくとも1種の二酸またはジエステルおよび少なくとも1種のジオール、
(ii)少なくとも1種の重合可能なポリエステルモノマー、
(iii)少なくとも1種の直鎖状ポリエステルオリゴマー、および
(iv)少なくとも1種の大環状ポリエステルオリゴマー
から選択される少なくとも1種のポリエステル前駆体から前記ナノ複合材が調製され、
前記少なくとも1種の二酸またはジエステルは、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、1,12−ドデカン二酸、フマル酸、マレイン酸およびそのジアルキルエステルよりなる群から選択され、
前記少なくとも1種のジオールは、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−プロピレングリコール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−イソブチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール、イソソルビド、ナフタレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、ならびにアルキレンオキシドとジオールまたはポリオールの反応生成物である長鎖ジオールおよびポリオールよりなる群から選択され、
前記少なくとも1種の重合可能なポリエステルモノマーは、ヒドロキシ酸、ラクチド、ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレート、ビス(4−ヒドロキシブチル)テレフタレート、ビス(2−ヒドロキシエチル)ナフタレンジオアート、ビス(2−ヒドロキシエチル)イソフタレート、ビス[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]テレフタレート、ビス[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]イソフタレート、ビス[(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)メチル]テレフタレート、ビス[(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)メチル]イソフタレートおよびモノ(2−ヒドロキシエチル)テレフタレートよりなる群から選択され、
前記少なくとも1種の大環状ポリエステルオリゴマーは、1,4−ブチレンテレフタレート、1,3−プロピレンテレフタレート、1,4−シクロへキシレンジメチレンテレフタレート、エチレンテレフタレート、1,2−エチレン2,6−ナフタレンジカルボキシレート、テレフタル酸とジエチレングリコールの環状エステルダイマーまたはこれらの2つもしくはそれ以上の大環状コ−オリゴエステルの大環状ポリエステルオリゴマーである、
ことを特徴とする成形物品。A molded article comprising exfoliated sepiolite-type clay nanocomposites in a polyester homopolymer, polyester copolymer or polymer blend comprising at least one such homopolymer or copolymer comprising :
(I) at least one diacid or diester and at least one diol,
(Ii) at least one polymerizable polyester monomer,
(Iii) at least one linear polyester oligomer, and
(Iv) at least one macrocyclic polyester oligomer
The nanocomposite is prepared from at least one polyester precursor selected from:
The at least one diacid or diester is terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, 1,12-dodecanedioic acid, fumaric acid, maleic acid And a dialkyl ester thereof,
The at least one diol is ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-propylene glycol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol, or 2,2-dimethyl-1,3-propanediol. 2-ethyl-2-butyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-2-isobutyl-1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentane Diol, 1,6-hexanediol, 2,2,4-trimethyl-1,6-hexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2, 2,4,4-tetramethyl-1,3-cyclobutanediol, isosorbide, naphthalene glycol, diethyl Glycol is selected triethylene glycol, resorcinol, hydroquinone, and from the group consisting of long chain diols and polyols which are the reaction products of alkylene oxides with a diol or polyol,
The at least one polymerizable polyester monomer includes hydroxy acid, lactide, bis (2-hydroxyethyl) terephthalate, bis (4-hydroxybutyl) terephthalate, bis (2-hydroxyethyl) naphthalenedioate, bis (2- Hydroxyethyl) isophthalate, bis [2- (2-hydroxyethoxy) ethyl] terephthalate, bis [2- (2-hydroxyethoxy) ethyl] isophthalate, bis [(4-hydroxymethylcyclohexyl) methyl] terephthalate, bis [ Selected from the group consisting of (4-hydroxymethylcyclohexyl) methyl] isophthalate and mono (2-hydroxyethyl) terephthalate;
The at least one macrocyclic polyester oligomer is 1,4-butylene terephthalate, 1,3-propylene terephthalate, 1,4-cyclohexylenedimethylene terephthalate, ethylene terephthalate, 1,2-ethylene 2,6-naphthalene. A cyclic ester dimer of carboxylate, terephthalic acid and diethylene glycol, or a macrocyclic polyester oligomer of two or more macrocyclic co-oligoesters,
A molded article characterized by that .
b.剥離したセピオライト型の粘土
を含んでなるナノ複合材組成物であって、
前記少なくとも1種のポリエステルは、
(i)少なくとも1種の二酸またはジエステルおよび少なくとも1種のジオール、
(ii)少なくとも1種の重合可能なポリエステルモノマー、
(iii)少なくとも1種の直鎖状ポリエステルオリゴマー、および
(iv)少なくとも1種の大環状ポリエステルオリゴマー
から選択される少なくとも1種のポリエステル前駆体から調製され、
前記少なくとも1種の二酸またはジエステルは、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、1,12−ドデカン二酸、フマル酸、マレイン酸およびそのジアルキルエステルよりなる群から選択され、
前記少なくとも1種のジオールは、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−プロピレングリコール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−ブチル−1,3−プロパンジオール、2−エチル−2−イソブチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2,4−トリメチル−1,6−ヘキサンジオール、1,2−シクロヘキサンジメタノール、1,3−シクロヘキサンジメタノール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、2,2,4,4−テトラメチル−1,3−シクロブタンジオール、イソソルビド、ナフタレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、レゾルシノール、ヒドロキノン、ならびにアルキレンオキシドとジオールまたはポリオールの反応生成物である長鎖ジオールおよびポリオールよりなる群から選択され、
前記少なくとも1種の重合可能なポリエステルモノマーは、ヒドロキシ酸、ラクチド、ビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレート、ビス(4−ヒドロキシブチル)テレフタレート、ビス(2−ヒドロキシエチル)ナフタレンジオアート、ビス(2−ヒドロキシエチル)イソフタレート、ビス[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]テレフタレート、ビス[2−(2−ヒドロキシエトキシ)エチル]イソフタレート、ビス[(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)メチル]テレフタレート、ビス[(4−ヒドロキシメチルシクロヘキシル)メチル]イソフタレートおよびモノ(2−ヒドロキシエチル)テレフタレートよりなる群から選択され、
前記少なくとも1種の大環状ポリエステルオリゴマーは、1,4−ブチレンテレフタレート、1,3−プロピレンテレフタレート、1,4−シクロへキシレンジメチレンテレフタレート、エチレンテレフタレート、1,2−エチレン2,6−ナフタレンジカルボキシレート、テレフタル酸とジエチレングリコールの環状エステルダイマーまたはこれらの2つもしくはそれ以上の大環状コ−オリゴエステルの大環状ポリエステルオリゴマーである、
ことを特徴とする、ナノ複合材組成物。a. At least one polyester; and b. A nanocomposite composition comprising exfoliated sepiolite-type clay ,
The at least one polyester is
(I) at least one diacid or diester and at least one diol,
(Ii) at least one polymerizable polyester monomer,
(Iii) at least one linear polyester oligomer, and
(Iv) at least one macrocyclic polyester oligomer
Prepared from at least one polyester precursor selected from
The at least one diacid or diester is terephthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, cyclohexanedicarboxylic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, sebacic acid, 1,12-dodecanedioic acid, fumaric acid, maleic acid And a dialkyl ester thereof,
The at least one diol is ethylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-propylene glycol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol, or 2,2-dimethyl-1,3-propanediol. 2-ethyl-2-butyl-1,3-propanediol, 2-ethyl-2-isobutyl-1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentane Diol, 1,6-hexanediol, 2,2,4-trimethyl-1,6-hexanediol, 1,2-cyclohexanedimethanol, 1,3-cyclohexanedimethanol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 2, 2,4,4-tetramethyl-1,3-cyclobutanediol, isosorbide, naphthalene glycol, diethyl Glycol is selected triethylene glycol, resorcinol, hydroquinone, and from the group consisting of long chain diols and polyols which are the reaction products of alkylene oxides with a diol or polyol,
The at least one polymerizable polyester monomer includes hydroxy acid, lactide, bis (2-hydroxyethyl) terephthalate, bis (4-hydroxybutyl) terephthalate, bis (2-hydroxyethyl) naphthalenedioate, bis (2- Hydroxyethyl) isophthalate, bis [2- (2-hydroxyethoxy) ethyl] terephthalate, bis [2- (2-hydroxyethoxy) ethyl] isophthalate, bis [(4-hydroxymethylcyclohexyl) methyl] terephthalate, bis [ Selected from the group consisting of (4-hydroxymethylcyclohexyl) methyl] isophthalate and mono (2-hydroxyethyl) terephthalate;
The at least one macrocyclic polyester oligomer is 1,4-butylene terephthalate, 1,3-propylene terephthalate, 1,4-cyclohexylenedimethylene terephthalate, ethylene terephthalate, 1,2-ethylene 2,6-naphthalene. A cyclic ester dimer of carboxylate, terephthalic acid and diethylene glycol, or a macrocyclic polyester oligomer of two or more macrocyclic co-oligoesters,
A nanocomposite composition characterized by the above .
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